CN101513949B - 用于激光刻痕包装的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于激光刻痕包装的装置和方法，其中通过垂直-成型-填充-和-密封工艺形成的包装件包括边缘部分被密封以制成垂直套管的薄片材料。该包装件还包括在垂直套管的每个端部用于制成密封包装件的第一密封端和第二密封端。该包装件包括跨越薄片材料延伸的激光刻出的烧蚀图案，烧蚀部分具有被未烧蚀部分间隔开的大约1mm至大约3m的长度，未烧蚀部分具有大约0.25mm至大约0.75mm的长度。该包装件增加了拉伸强度以避免在垂直-成型-填充-和-密封工艺过程中断裂，并提供包装件的外部边缘和垂直密封较大可能地具有烧蚀部分，以提供易开启撕裂区域以打开包装件。而且，烧蚀部分之间的短距离增加了沿烧蚀部分，一直跨越包装件的撕扯扩展的可能性。

Description

用于激光刻痕包装的装置和方法
相关申请
本申请是申请号为11/742,754、名称为组分包装件和方法、申请日为2007年5月1日的未授权的美国专利申请的继续部分，上述美国申请通过参考被整体结合于此。
技术领域
本申请涉及一种包装件，尤其涉及一种易开启的食品包装。
背景技术
现有技术中已知各种包装方法和类型。商业包装时需考虑的事项包括保护包装件的内容物及包装件对于包装件中的内容物在消费者或使用者使用时的可使用性。例如，当进行食品包装时，产品通常被密封入包装件中以优化储存期限。当消费者购买产品时，消费者必须打开包装件以接近储存在其中的产品。但是，通过被密封的包装件接近产品，通常需要费较大的力来打开包装件。
对于某些包装件，例如粘贴包装件的包装件，其也有利于容易地、完全地除去包装件的一端以允许内容物被完全倾倒出。例如，在要将包装件的内容物倒入溶液中进行混合的场合，例如倒入要被调味的饮料产品，包装件应当被密封以避免内容物受潮并且可被消费者容易地打开。此类包装件通常通过垂直-成型-填充-和-密封工艺制成，其中薄片材料被折叠和密封。该被密封的材料被剪切并在一端密封，然后被填充以包装件的内容物。然后第二端也被剪切和密封，从而将内容物密封于包装件中。为了打开该包装件，使用者必须扯开密封或剪切或撕扯该包装件。
已在此类包装件中加入了各种特征以帮助消费者打开包装件。通过一种方法，包装件的一侧被剪切为消费者提供撕开包装件的起点。但是，该方法需要包装件围绕切口部分密封，这需要额外的制造资源和努力。通过另一种已知的方法，包装件的侧边缘通过物理微磨损工艺形成削弱包装件的侧边，从而当使用者施加撕扯力打开包装件时包装件在边缘处更容易地撕开。但是，采用该方法或上面所述的剪切方法，包装件将仅仅沿着自然存在于包装件材料上的削弱部分撕开，从而该撕扯不能在包装件上直线扩展。此外，若使用者没有施加过分额外的力，撕扯通常在延伸于包装件长度上的密封件处停止。
另一已知的有助于打开包装件的方法包括沿一给定的线削弱包装件材料，从而打开包装件时撕扯可能沿该线扩展。这一方法包括利用激光烧蚀(ablating)包装件材料。激光沿横过材料的线破坏包装件材料而不贯通整个包装件材料。因此，当使用者撕扯包装件时，包装件很有可能沿被激光破坏的部分撕开。但是，当包装件被激光一直横过包装件地刻痕时，包装件常常变得太脆弱以至于在制造过程中或将要开启包装件之前使用者正常拿着的时候它不能保持完整。
已知在包装件材料上激光刻出图形以提供用于载重包装件的额外强度，例如泥土或类似的相对较重的材料的袋子。已公开的内容中教导了对于这一应用沿撕裂线的被激光刻痕的材料与未被激光刻痕的材料的长度比为约1到2；换言之，激光将刻出一条长度约为每个被刻痕部分之间的居间的未刻痕材料长度一半的线。未刻痕部分相对于刻痕部分的数量的增加将为这种载重袋提供增加的材料强度，但是对于较小的食品包装件，激光刻痕的这一比例将不能令人满意地得到一条干净地且连贯地直线跨越包装件的撕裂线，或保证激光划痕将能呈现在包装件和密封边缘上，为开始撕扯和横过包装件的密封扩展撕扯提供额外的便利。
附图说明
上面所述的要求可通过下面将要详细描述的用于激光刻痕包装的方法和装置至少部分地满足，尤其当与附图结合来考虑时，其中：
图1包括用于形成根据本发明的各个实施例构造的包装件的薄片材料的平面图；
图2包括根据本发明的各个实施例构造的包装件的底部平面图；
图3包括根据本发明的各个实施例构造的包装件的一部分的顶部平面图；
图4包括当使用者向包装件的一个边缘施加撕扯力时图3中的部分包装件的顶部平面图；
图5包括根据本发明的各个实施例构造的包装件的侧视图，其中包装件的一个端部被完全除去以完全清空内容物；
图6包括根据本发明的各个实施例构造的三层薄片材料的透视图；
图7包括沿着一沿烧蚀图案的断面的根据本发明的各个实施例构造的三层薄片材料的正视图；
图8包括根据本发明的各个实施例构造的两层薄片材料的透视图；
图9包括沿着一沿烧蚀图案的断面的根据本发明的各个实施例构造的两层薄片材料的正视图；
图10包括根据本发明的各个实施例构造的用于形成具有翼式密封件的包装件的薄片材料的透视图；
图11包括根据本发明的各个实施例构造的具有翼式密封件的包装件的透视图；
图12包括根据本发明的各个实施例构造的用于形成具有叠置密封件的包装件的薄片材料的透视图；
图13包括根据本发明的各个实施例构造的具有叠置密封件的包装件的透视图；
图14包括根据本发明的各个实施例构造的具有两薄片材料的包装件的透视图；
图15包括图14中的包装件沿Z-Z线的截面图；
图16包括垂直-成型-填充-和-密封装置的各元件的透视图；
图17示出了测试的结果；
图18中的表格示出虚线烧蚀图案具有始终如一的优于具有连续划痕的包装件的拉伸强度。
本领域技术人员将能理解到附图中的元件是为了简要和清楚而示出且并不必要按比例绘制。例如，图中某些元件的尺寸和/或相对位置可能相对于其他元件被放大了以利于更好地理解本发明的各个实施例。而且，为了便于较小妨碍地理解本发明的各个实施例，在一商业上可行的实施例中有用或必需的一些常规但容易理解的元件通常未被绘出。还应当理解某些操作和/或步骤可能以特定的发生顺序被描述或绘出，但本领域技术人员应当理解这种与顺序有关的特征并非实际需要的。还应当理解这里采用的术语和表达具有通常的技术含义，正如上面提到的本领域技术人员所能理解的那样，除非在这里另外提出有不同的特别的含义。
具体实施方式
大体上来说，根据各个实施例，通过垂直-成型-填充-和-密封工艺形成的包装件包括边缘部分被密封以制成垂直套管的薄片材料。该薄片材料还包括在垂直套管的每个端部用于制成密封包装件的第一密封端和第二密封端。包装件包括跨越薄片材料延伸的激光刻出的烧蚀图案，烧蚀部分具有被未烧蚀部分间隔开的大约1mm至大约3mm的长度，未烧蚀部分具有大约0.25mm至大约0.75mm的长度。该包装件典型地具有约75mm至约200mm的垂直长度。
如此构造，该包装件提供了一种使用者可沿包装件的烧蚀图案开启的密封容器。该包装件可容纳食品例如饮料粉剂、甜点粉剂、坚果、调味品和倒入另一容器或直接倒入消费者口中的顶部。激光烧蚀图案具有长度为约1mm至约3mm的划痕和位于划痕之间长度为约0.25mm至约0.75mm的距离，为薄片材料提供增加的拉伸强度以避免在传统的垂直-成型-填充-和-密封工艺过程中断裂，而且提供了包装件的外部边缘较大可能地具有烧蚀部分，为使用者提供易开启撕裂区域以打开包装件。类似地，该图案提供了垂直密封的边缘较大可能地具有一烧蚀部分以使包装件的撕裂更容易地横过该密封扩展。而且，烧蚀部分之间的短距离增加了撕裂线在沿烧蚀部分的线上扩展，一直跨越包装件的可能性，因此包装件的端部被相对容易地和完全地除去以允许不加限制地接近包装件的内容物。
换言之，形成烧蚀部分的过长的划痕或连续线将会过分削弱薄片材料，且过短的划痕将使得薄片材料难以打开。烧蚀部分之间的过长距离将很有可能导致撕裂线偏离划痕，且烧蚀部分之间的过短距离将使拉伸强度减小至接近于一实线。因此，依照本公开内容给出的划痕图案提供了用于这种包装件的较佳的特征组合。
通过对下面详细描述的充分回顾和研究，这些和其他的优点将变得更加清楚。现在参照附图，尤其是附图1和2，示例性的与这些教导相一致的包装件将被示出。由垂直-成型-填充-和-密封工艺形成的包装件10包括具有第一边缘部分14和与该第一边缘部分14相对的第二边缘部分16的薄片材料12，第一边缘部分14和第二边缘部分16在密封件18处被密封在一起。包装件10包括位于密封件16的第一端部22处的第一密封端部20和位于密封件16的第二端部处的第二密封端部24。上面所述的任一密封件都可通过常规的方法形成，包括，例如施加热和压力以形成层压密封件。通过这些密封件，避免了包装件10中的内容物受到可能影响内容物质量的外部因素如水分和/或氧气的影响。
第一密封端部20和第二密封端部24限定了第一包装件侧边缘28和第二包装件侧边缘30，其中第一包装件侧边缘28和第二包装件侧边缘30是位于密封端部20和24的边缘之间的折叠薄片材料。该折叠薄片材料可沿折叠线15和17折叠为使用者更好地限定侧边缘，或可以是薄片材料上从包装件的前部向后部过渡的圆形部分。
继续参照附图1、2和3，包装件10还包括横过第一边缘部分14和第二边缘部分16之间的薄片材料12延伸的烧蚀图案32。烧蚀图案32包括一系列长度为约1到约3毫米的(例如，如图6中线35所示的)被长度为约0.25到约0.75毫米的(例如，如图6中线37所示的)未烧蚀部分36间隔开的烧蚀部分34，以使烧蚀图案限定出跨越包装件10的撕裂线39。
通过这样一种烧蚀图案，当使用者在第一包装件侧边缘28或第二包装件侧边缘30处施加分离力时，包装件10基本沿撕裂线39且跨越密封件18撕裂而不偏离撕裂线39，正如图3和4所示的。这里所教导的烧蚀部分和未烧蚀部分的长度范围也增加了第一包装件侧边缘28、第二包装件侧边缘30和密封件18的边缘29具有烧蚀部分34的可能性，从而在不增加使用者施加的撕扯力的情况下使包装件的开始撕扯和经过密封件18的继续撕扯更加容易。如此构造，使用者能更容易地除去整个包装件的端部以释放包装件的内容物11，正如图5所示。此外，薄片材料12通过未烧蚀部分36保持了足够的拉伸强度，以承受垂直-成型-填充-和-密封工艺而不断裂。
参照附图6到9，进一步讨论了薄片材料12和烧蚀图案32。薄片材料12可包括一层或多层材料，但典型地薄片材料12包括至少两层材料。多层薄片材料12包括至少一外层40，该外层包括由PET(聚乙烯对苯二酸盐)和OPP(定向聚丙烯薄膜)构成的组中的至少一种材料。该外层40典型地包括商标和产品信息。第二层42括由PET、OPP和箔片构成的组中的至少一种材料，典型地包括用于两层结构的密封层。可选择的第三层44可作为密封层，其典型地主要包括PE(聚乙烯)或其它适于与包装件的内容物11接触的材料，并如现有技术中已知的那样提供适当的密封特性，此时第二层作为阻挡层。所述层中的一层或多层也可被硬化以加强对包装件中的内容物11的保护。
典型地，在薄片材料12的制造过程中和垂直-成型-填充-和-密封制造工艺之前利用二氧化碳激光刻出烧蚀部分34，但是也可在垂直-成型-填充-和-密封工艺期间刻出烧蚀部分34。其它类型的激光也可用于产生烧蚀部分34。
在典型的激光刻痕方法中，如图7和9所示，烧蚀部分34的深度小于包装件10外层40的厚度。这一厚度保证了包装件密封件的完整性和薄片材料12的强度。尽管这里示出的烧蚀图案32为大体上均匀的图形，但是烧蚀图案32也可具有不均匀的图案50，其中烧蚀部分和未烧蚀部分的长度范围按照这里所教导的。
利用另一种方法，第二烧蚀图案48被置于薄片材料的侧部46，其与第一烧蚀图案32相对且基本重合。此外，各种各样激光划痕的布置方法都是可能的，包括例如位于包装件10外侧的单个烧蚀图案、位于包装件10内侧的单个烧蚀图案、位于包装件10外侧和内侧的彼此基本重合的单个烧蚀图案、位于包装件内侧和/或外侧的双重烧蚀图案等等。
现在参照附图10到13，薄片材料12的第一边缘部分14与第二边缘部分16的密封件18可包括现有技术中已知的各种类型的密封件，但典型地包括翼式密封件52或叠置密封件62。此类密封件为现有技术中已知的，但为了清楚起见将对其进行简要描述。参照附图10和11，翼式密封件52通过折叠薄片材料12形成以使第一边缘部分14及第二边缘部分16的内部46相接触。这些边缘部分被密封在一起并靠着包装件10折叠，从而形成一个“翼”。当烧蚀图案32跨越整个薄片材料12延伸时，烧蚀图案32形成了横过翼式密封件52的弱线从而更容易地撕开密封。当烧蚀图案32按照本公开内容的教导被构造时，烧蚀部分34很有可能位于翼式密封件52的边缘29上以利于撕扯的扩展能继续经过密封件52。
参照附图12和13，叠置密封件62通过折叠材料薄片12形成以使第一边缘部分14和第二边缘部分16中的其中一个叠置于另一个之上。例如，图12中示出了第一边缘部分14叠置于第二边缘部分16上。然后将这些边缘部分密封在一起，除去了与翼式密封件52类似的折叠部分。当烧蚀图案32跨越整个薄片材料12延伸时，烧蚀图案32形成了横过叠置密封62的弱线从而更容易地撕开密封。当烧蚀图案32按照本公开内容的教导被构造时，烧蚀部分34很有可能位于翼式密封件62的边缘29上以利于撕扯的扩展能继续经过密封件62。
利用另一不同的方法，并参照附图14和15，包装件100包括密封在一起以限定内部空间105的两薄片材料102和104。通过一种方法，第一薄片材料102在第一侧边缘114处沿第一侧边缘密封件128且在第二侧边缘116处沿第二侧边缘密封件130密封至第二薄片材料104。包装件100还包括在第一侧边缘密封件128和第二侧边缘密封件130之间密封包装件100的第一密封端120和第二密封端124。如上所述的烧蚀图案32至少横过第一侧边缘114和第二侧边缘116之间的第一薄片材料102延伸以使烧蚀图案32横过包装件100限定撕裂线39。如此构造，第一侧边缘密封件114和第二侧边缘密封件116很有可能具有烧蚀部分34，当使用者在第一侧边缘114处或第二侧边缘116处施加分离力时，包装件100基本沿撕裂线39并经过第一侧边缘密封件128和第二侧边缘密封件130撕裂。薄片材料102和104保持足够的拉伸强度以承受垂直-成型-填充-和-密封工艺而不断裂。
可以具有横过位于第一侧边缘114和第二侧边缘116之间的第二薄片材料104延伸的且与第一薄片材料102上的烧蚀图案32大致重合的第二烧蚀图案132。烧蚀图案的其它构造也是可能的并被认为在本发明公开范围之内。
参照附图16，根据本公开内容教导的制造包装件10的方法将被描述。该方法包括横过位于薄片材料12的第一边缘部分14和第二边缘部分16之间的薄片材料12激光刻出切除烧蚀图案32，并并且(通常如参考标号210指示的那样)将薄片材料12进给到实施垂直-成型-填充-和-密封工艺的装置200。如图16所示，切除烧蚀图案32在制造薄片材料12期间及将其进给到实施垂直-成型-填充-和-密封工艺的装置200之前被激光刻痕形成。通过另一方法，激光可被结合入实施垂直-成型-填充-和-密封工艺的装置200从而可在将薄片材料12进给到实施垂直-成型-填充-和-密封工艺的装置200之后增加切除烧蚀图案32。通过另一种方法，激光刻痕能在薄片材料12的两侧切除烧蚀薄片材料12并且材料的每一侧上的切除烧蚀图案基本上重合。然后薄片材料12沿垂直方向被密封以形成至少一个密封件18，且在实施垂直-成型-填充-和-密封工艺的装置200中前进。薄片材料12在横过包装件10第一端部22处的至少一个密封件18处被水平地密封和剪切。然后在包装件10第二端部26处薄片材料12被剪切，包装件10具有位于第一端部22和第二端部26之间的切除烧蚀图案32。典型地，第二剪切步骤切断薄片材料12以使从第一端部22到第二端部26的长度为约75mm至约200mm。
尽管图16中示出的实施垂直-成型-填充-和-密封工艺的装置200被设计成用于产生翼式密封件，但是上面所描述的方法可应用于这里所描述的其它包装件密封中的任意一种，包括例如叠置密封包装件和双重薄片材料包装件。例如，沿垂直方向密封薄片材料以形成密封件的步骤可以包括将薄片材料12密封至一第二薄片材料。在该实施例中，在这一步骤中在薄片材料的垂直边缘形成两条垂直密封件。类似地，该第二薄片材料可被激光刻出第二烧蚀图案。本领域技术人员将能够认识到激光划痕图案和密封方法的其它变型。
如此构造，通过这一方法得到的且如这里所描述的包装件与已有的提供给消费者的方法相比，可以相对容易地开始包装件的开启，以有助于打开相对较小的由薄片形成的包装件。此外，撕扯更可靠地沿撕裂线扩展且更容易地扩展经过包装件中的垂直密封件。例如，进行一项测试以对比当使撕扯扩展经过典型的翼式密封件包装件时随着时间的变化所需施加的撕扯力。测试按下述方式进行。具有激光划痕图案的包装件被安装带状延伸部分以模拟使用者的转动手腕的动作。包装件划痕以下的部分被可靠地固定于测试装置中，而附着于划痕以上部分的延伸带被固定于撕扯测试爪上。该测试设备为Vinatoru密封强度测试机。测试爪从包装件的相对侧拉所述带且横过包装件的顶部并向上以30度的角度前进。测试爪安装有力传感器且以规定的间隔记录瞬时力。
图17示出了测试的结果。这里所描述的激光刻痕形成的虚线型的烧蚀图案(标记为虚线)允许以与薄片材料中具有连续激光划痕(标记为连续)的包装件近乎相同的力或开启容易性来打开包装件。两种激光刻痕包装件所需要的开启力都比形成切口的方法(标记为切口边缘/翼)和微磨损方法(标记为用于包装件的FANCY CUT商标的“Fancy Cut”)小。
但是，正如图18中的表格示出的那样，虚线烧蚀图案具有始终如一的优于具有连续划痕的包装件的拉伸强度。图18中给出的数据是利用Instron测试设备通过测量包装件的拉伸强度采集的。数据显示烧蚀图案相对于连续划痕充分改善了拉伸强度，以至于较小可能地在垂直-成型-填充-和-密封工艺中断裂但具有近乎相同的开启力，如图17所示。
本领域技术人员将认识到在不脱离本发明精神和范围的前提下，可根据上面所描述的实施例做出各种修改、替换和组合。例如，这里所讨论的很多示例性的实施例涉及大体矩形的具有给定的清晰的边缘的包装件。其它结构如椭圆或圆形包装件也是可行的。而且，也可提供多条划痕的任何变形以在包装件中提供多条撕裂线。此类修改、替代和组合被认为是在本发明思想的范围之内。

Claims (14)

1.一种通过垂直-成型-填充-和-密封工艺形成的包装件，包括：
薄片材料，包括至少两层且具有第一边缘部分和与所述第一边缘部分相对的第二边缘部分，第一边缘部分与第二边缘部分在密封件处密封在一起，所述密封件具有在所述密封件的第一端部处的第一密封端和在所述密封件的第二端部处的第二密封端；
其中，所述第一密封端和所述第二密封端限定了第一包装件侧边缘和第二包装件侧边缘，其中所述第一包装件侧边缘和第二包装件侧边缘包括折叠的薄片材料；
横过位于所述第一边缘部分和所述第二边缘部分之间的薄片材料的外表面延伸的烧蚀图案，其中，所述烧蚀图案包括一系列长度为约1毫米至约3毫米、被长度为约0.25毫米至约0.75毫米的未烧蚀部分间隔开的烧蚀部分，以使所述烧蚀图案限定出横过包装件的撕裂线，从而当使用者在所述第一包装件侧边缘或第二包装件侧边缘处施加分离力时包装件基本沿撕裂线且经过密封件撕开，以便将所述第一密封端和第二密封端之一与所述包装件完全分离；且
其中，所述烧蚀部分的深度小于所述薄片材料的外层的厚度，以使所述薄片材料保留了足够的拉伸强度，以承受所述垂直-成型-填充-和-密封工艺而不断裂。
2.如权利要求1所述的包装件，其特征在于从所述第一密封端至所述第二密封端之间的包装件件的长度为约75毫米至约200毫米。
3.如权利要求1所述的包装件，其特征在于，所述薄片材料的外层包括由PET(聚乙烯对苯二酸盐)和OPP(定向聚丙烯薄膜)构成的组中的至少一种材料；以及
所述薄片材料的至少一第二层包括由PET、OPP和箔片构成的组中的至少一种材料。
4.如权利要求1所述的包装件，其特征在于，烧蚀图案是不均匀的。
5.如权利要求1所述的包装件，其特征在于，所述第一包装件侧边缘，所述第二包装件侧边缘，并且所述密封件的边缘具有烧蚀部分。
6.如权利要求1所述的包装件，其特征在于，还包括位于所述薄片材料的内表面且与所述烧蚀图案基本重合的第二烧蚀图案。
7.如权利要求1所述的包装件，其特征在于，所述密封件包括由翼式密封件和叠置密封件构成的组中的至少一种。
8.一种通过垂直-成型-填充-和-密封工艺形成的包装件，包括：
第一薄片材料，包括至少两层且在第一侧边缘处沿第一侧边缘密封件并在第二侧边缘处沿第二侧边缘密封件被密封到包括至少两层的第二薄片材料；
在第一侧边缘密封件和第二侧边缘密封件之间密封包装件的第一密封端；
在第一侧边缘密封件和第二侧边缘密封件之间密封包装件的第二密封端；
至少横过位于所述第一侧边缘和所述第二侧边缘之间的第一薄片材料的外表面延伸的烧蚀图案，其中所述烧蚀图案包括一系列长度为约1毫米至约3毫米、被长度为约0.25毫米至约0.75毫米的未烧蚀部分间隔开的烧蚀部分，以使所述烧蚀图案限定了横过包装件的撕裂线，从而当使用者在所述第一侧边缘或第二侧边缘处施加分离力时包装件基本沿撕裂线且经过所述第一侧边缘密封件和所述第二侧边缘件密封撕开；且
其中，所述烧蚀部分的深度小于所述第一薄片材料的外层的厚度，以使所述薄片材料保留了足够的拉伸强度，以承受所述垂直-成型-填充-和-密封工艺而不断裂。
9.如权利要求8所述的包装件，其特征在于，还包括第二烧蚀图案，横过位于第一侧边缘和第二侧边缘之间的第二薄片材料延伸且与位于第一薄片材料上的烧蚀图案基本重合。
10.如权利要求8所述的包装件，其特征在于，从第一密封端到第二密封端之间的包装件的长度为约75毫米至约200毫米。
11.如权利要求8所述的包装件，其特征在于，第一薄片材料的外层和第二薄片材料的外层各包括由PET(聚乙烯对苯二酸盐)和OPP(定向聚丙烯薄膜)构成的组中的至少一种材料；以及
第一薄片材料和第二薄片材料的至少一第二层包括由PET、OPP和箔片构成的组中的至少一种材料。
12.如权利要求9所述的包装件，其特征在于，所述第二烧蚀图案横过所述第二薄片材料的外表面延伸且包括一系列被第二未烧蚀部分间隔开的第二烧蚀部分，所述第二烧蚀部分的深度小于所述第二薄片材料的外层的厚度。
13.如权利要求8所述的包装件，其特征在于，烧蚀图案是不均匀的。
14.如权利要求8所述的包装件，其特征在于，所述第一侧边缘和所述第二侧边缘具有烧蚀部分。
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